汽包炉与直流炉区别解析Word文档下载推荐.docx

汽包炉与直流炉区别解析Word文档下载推荐.docx

《汽包炉与直流炉区别解析Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽包炉与直流炉区别解析Word文档下载推荐.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（2）汽包炉由于有固定的水、汽和过热汽分界线，故负荷变化时引起过热汽温变化小；

（3）由于汽包内具有蒸汽清洗装置，故对给水品质要求低。

汽包炉主要缺点：

（1）金属耗量大；

（2）对调节反应滞后；

（3）只能用在临界压力以下的工作压力。

直流锅炉

下图是直流锅炉在某一稳定工况下的简化模型。

在正常运行中，省煤器和过热器的工质分别为水和蒸汽，在水冷壁内则有前段的水、中段的汽水混合物以及后段的微过热蒸汽，当锅炉工况变动时，蒸发段的长度和位置都会发生变化，但一般不至于月初水冷壁的范围。

下图可见蒸发段长度或位置的变化均影响水冷壁内热水段和微过热蒸汽段的长度（lrs和lwr）

直流锅炉的主要优点：

（1）金属耗量小；

（2）启停时间短，调节灵敏；

（3）不受压力限制，既可用于亚临界压力锅炉，也可用于超临界压力锅炉。

直流锅炉的主要缺点：

（1）对给水品质要求高；

（2）给水泵电耗量大；

（3）对自动控制系统要求高；

（4）必须配备专用的启动旁路。

一、直流锅炉与汽包锅炉差异

1.直流锅炉蒸发受热面内工质的流动不像汽包炉那样依靠汽水的重度差而形成自然循环来

推动。

而是与在省煤器、过热器中的工质流动一样完全依靠给水泵产生的压头工质在此

压头的推动下顺次通过加热、蒸发、过热过程水被逐渐加热、蒸发、过热最后形成合格

的过热蒸汽送往汽轮机。

2.锅炉在直流状态运行时汽水通道中的加热区、蒸发区、过热区三部分之间并没有固定的

界线（可以把水在沸腾之前的受热面称为加热区水开始沸腾到全部变为干饱和蒸汽的受热

面称为蒸发区蒸汽开始过热到全部被加热至额定温度压力的过热蒸汽的受热面称为过热

区）。

当给水量、空气量、燃料量和机组负荷有扰动时此三个区段就会发生移动。

3.直流锅炉的另一个特点是蓄热能力小。

而汽包锅炉则相反降压速度不能过快因为压力

减小的过快可能会使下降管中工质发生汽化而破坏水循环。

由于直流锅炉的蓄热能力小在受到外部扰动时自行保持负荷及参数的能力就较差对扰动较敏感因此对调节系统提出更高的要求。

但是在主动调整锅炉负荷时由于其蓄热能力小且允许的压力降速度快可以使其蒸汽参数迅速地跟上工况的需要所以能较好的适应机组调峰的要求。

4.直流锅炉在纯直流状态下工作时蒸发区的循环倍率等于1而自然循环的汽包锅炉的循

环倍率为3——5。

低倍率强制循环锅炉的循环倍率为1.5左右。

5.直流锅炉的金属消耗量小。

与同参数的汽包锅炉相比直流锅炉可节约20%——30%的钢材。

6.直流锅炉的设计不受工质压力的限制可以做成亚临界超临界甚至是超临界。

因此

制造、安装和运输方便。

7.直流锅炉启炉、停炉较快。

机组启动停止一般都受限于壁厚部件的热应力。

自然循环锅炉

因为有厚壁汽包启动时内外壁温差、上下壁温差大应力和汽包内压力所产生的应力组合

成复合应力。

因此上水升压速度均受到限制。

8.直流锅炉给水品质要求高因为在蒸发区不排污除了能溶于蒸汽的盐分被蒸汽带走外

给水中所含杂质将全部沉积在管壁上因此要求水处理严格。

9.直流锅炉工质流动阻力较大。

在自然循环锅炉中只有省煤器和过热器内工质为强迫流动

要消耗给水泵压头蒸发受热面内的自然循环不消耗水泵压头。

但是直流锅炉蒸发受热面内的工质也是强迫流动且管径较小流速较高以便得到较大的质量流速来冷却水冷壁故

要消耗额外的较多的水泵功率。

10.直流锅炉控制及调节复杂。

由于直流锅炉受热面的金属重量较轻工质储存量较小。

故

金属及工质的蓄热能力一般只为汽包锅炉的1/41/2。

因此在外界负荷变化时自适应能

力差汽压波动幅度较大压力波动速度往往超过汽包锅炉一倍以上。

另外由于工况变动引

起热水段、蒸发段和过热段之间的调节互相影响因此直流炉的自动调节系统较复杂控

制技术也较高。

11.直流炉水冷壁的安全性存在一定的问题。

自然锅炉因其循环倍率高蒸发管中发生第

一类传热危机和第二类传热危机的可能性小。

直流锅炉蒸发管出口往往是接近饱和甚至是

微过热蒸汽故管内发生膜态沸腾和结垢的可能性较大。

强迫流动的特性常导致并列蒸发管

中吸热越多的管子其工质流量反而越小。

目前的的螺旋水冷壁采用整焊膜式水冷壁各个

管带均匀地分布于炉膛四周在同一高度上的管带受热几乎一样相邻管带之间外侧管管壁

温差较小（30℃）。

由于各管带皆为倾斜上升从而避免了拉姆辛管圈水平部分的较易发生的

汽水分层的现象。

同时低负荷时采用炉水循环泵建立炉水再循环水冷壁质量流速的提

高也避免了发生膜态沸腾可能。

从而有效的降低了水冷壁管的金属温度保证了安全可靠运行。

12.直流锅炉设置分离器的目的是为了适应低负荷运行和低负荷运行时的热损失另一目的

是可使过热器干态启动从而缩短启动时间。

13.当外界负荷变化汽门开度发生变化时锅炉汽压变动很快波动的幅度也远比汽包炉

大;

给水量变化时汽温、汽压、蒸汽量的变化趋势都和汽包锅炉相反而且影响程度也要

大得多。

即给水量增大汽压、汽量明显增大汽温则显著降低;

当燃料量变化时直流锅

炉主要变化的是汽温故直流锅炉运行特点之一就是必须保持燃水比一定否则汽温将无

法保持正常。

汽包炉工作原理：

汽包炉的循环倍率K=W/D，汽包锅炉的循环倍率一般为10-30，不同负荷时循环倍率不同，负荷越低，循环倍率越大。

汽包锅炉的蒸汽压力有燃烧率和汽轮机调节气门来控制

汽包把整个锅炉的汽水流程分割成三部分，即加热段（省煤器）、蒸发段（水冷壁）和过热段（过热器）。

这三段受热面面积的大小是固定不变的，汽包除作为汽水的分离装置外，其中的存水和空间容积还作为燃水比失调的缓冲器

当燃水比（给水跟踪燃料流量的比例关系）失调后；

在一段相当厂的时间里（非事故的范围内），并不改变原来那三段受热面面积的大小

例如：

增加给水流量，给水量的变化破换了原来的平衡状态，汽包水位升高了，但由于燃料流量没有变化，所以蒸发段的吸热量以及产生的蒸汽流量可近似认为不变，因为过热段的受热面是固定的，因此，出口汽压、汽温都不会有什么变化，如同燃水比未失调一样。

如果燃料方面的变化破坏了原来的平衡状态，比如燃料量增加，蒸发段就会产生较多的蒸汽，同时过热段的吸热量也吸收了较多的热量，多以可是蒸汽温变化不大，然而此时出口蒸汽压力和流量却都增加了，由于给水流量没有改变，汽包中的部分水变成了都蒸发的那不冯蒸汽，，所以汽包水位下降了

从以上所述可见，在汽包锅炉中，水位是燃水比是否失调的标志，用给水流量调节水位，实质上起到了间接保持燃水比不变的作用

直流锅炉工作原理

超临界机组的汽水流程中既没有汽包，也没有炉水小循环回路。

超临界机组是由受热面以及连接这些受热面的管道所组成

给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性流过加热段、蒸发段和过热段，然后去汽轮机。

他的循环倍率始终为1，与负荷无关。

给水泵出口水压通过三段受热面里的工质，直接影响出口汽压，所以超临界机组的汽压是由给水压力、燃料流量和汽轮机调节气门共同决定的，

超林界机组汽水流程中的三段受热面没有固定的分解线。

在不同的负荷时，由于给水温度变化等原因，是三段受热面的吸热量分配比例及与之有段的三段受热面面积之间的比例都发生了变化

当负荷减小时，由于高压加热器的抽汽压力下降，给水温度也随着下降，加热段和蒸发段受热面的吸热量都有不同程度的增加，而过热段的吸热量却减少很多。

因为可以改变燃水比的办法该改变超临界机组三段受热面的吸热比例，所以与汽包锅炉相比，在负荷变化比较大或者改变燃料品种式，从静态来讲超临界机组很容易保持出口汽温为设计值

超临界机组的工质是一次性通过各受热面的，而三段受热面面积又不是固定不变的，所以当燃水比失调后，三段受热面吸热比例发生变化，对出口汽温影响很大，对蒸汽压力和流量的影响方式也较为复杂

当给水流量变化破坏了原来的平衡状态时，如给水流量减小时，则蒸发段向过路汽水流程入口方向移动，汽水流程中各点工质的焓值都有所提高。

工质焓上升是由两个因素引起的，一是因为受热面吸热量不变，而工质流量减少，引起流经本区的工质焓上升，另一个原因是工质焓值随工质流过的受热面面积增加而增加，所以离锅炉出口越近，工质的焓增越大，汽温变化也越大

燃水比例失调1%，出口汽温变化就可以达8-10℃。

在运行中，燃水比失调往往会超过1^%。

此外，因符合变化等原因使各受热面的吸热比例放生变化，以致单独使用喷水减温的办法是无法将出口汽温校正过来，更无法保证减温器前各受热面的安全运行。

因此，超临界机组运行的主要任务之一是调节燃水比为一定值

对比：

汽包炉

蒸汽流量小于给水流量

蒸汽压力由燃烧率和汽轮机调节气门开度决定，与给水流量无关

燃水比失调后，加热、蒸发、过热三段吸热面积不变，出口汽压、汽温都不会变化

直流炉

蒸汽流量等于给水流量

蒸汽压力由燃烧率和汽轮机调节气门开度及给水流量（给水压力）共同决定

燃水比失调后。

加热、蒸发、过热三段受热面积变化，出口汽压、汽温都变化明显（尤其温度变化显著）

直流锅炉自动控制系统

[1]热工自动化.华东六省一市电机工程（电力）学会编.2版.北京：

中国电力出版社，2006

[2]锅炉设备及其系统.华东六省一市电机工程（电力）学会编.2版.北京：

中小型机组可以部分或者全部由人工调节，大型机组则采用集散控制系统，，但不论人工调节或者自动调节，都必须以正确了解机组的运行特性为基础，运行特性包括静态特性和动态特性两个方面，当机组运行中发生某些扰动是，哪些方面收到影响，哪些参数发生变化，以及其变化的方向和最终的变化幅度如何，这类问题都由机组的静态特性决定，至于在变化的过渡过程中参数的变化速度和波动幅度，亦即参数变量与时间的关系，则属于动态特性研究的问题。

对于机组的静态特性和动态特性，运行人员必须心中有数。

锅炉压力——锅炉蒸发量和汽轮机蒸汽需求量

锅炉出口汽温——过热器、再热器的换热量和流经蒸汽的吸热量

对于汽包炉都有水位调节的任务，锅炉是以热惯性较大的调节对象，相对于汽轮机而言，他的调节过程是相当迟缓的

汽包炉中需要调节：

汽包水位的控制与调节（改变给水调节阀的开度和给水泵转速来改变给水流量的），过热汽温控制与调节（影响因素：

燃料量或者负荷，炉膛过量空气系数，燃料性质，给水温度；

调节方式：

喷水减温，燃烧器上下摆动），再热汽温控制与调节（分隔烟道挡板，摆动燃烧器），汽压调节，燃烧调节（燃料量，风量和负压的调节）

直流锅炉需要调节：

汽压调节，气温调节（过热汽温——水煤比粗调，喷水减温细调；

再热汽温——燃烧器摆角，事故喷水减温）

汽包炉的负荷增减时，燃料量、给水量也要随之增减，但是由于汽包水容积的作用，汽包锅炉在调节过程中不需要严格保持给水量和燃料量的固定比例，当给水量与燃料量两者有一个变化时，只能引起锅炉出力或者汽包水位的变化，而对过热汽温的影响不大，一般用喷水减温的调节就可以保持汽温稳定。

但在直流锅炉中，负荷变化时，应同时变更给水量和燃料量，并严格保持其固定比值，否则给水量或者燃料量的单独变化或给水量、燃料量不按比例的同时变化都会导致过热汽温的大幅度变化，只是因为直流炉的加热、蒸发和过热三区段的分界点有了移动，亦即三区段受热面长度发生变化，因而会引起过热器温的变化。

直流锅炉的过热汽温调节一般有超前信号。

[3]火电厂锅炉运行及事故处理.华东六省一市电机工程（电力）学会编.2版.北京：

自然循环锅炉和控制循环锅炉只能用于亚临界锅炉。

在自然循环的锅炉中，工质的流动时依靠下降管与上升管之间工质的密度差来进行的。

根据水蒸气性质，压力越高，汽水密度差越小，自然循环形成越困难。

超临界机组是依靠外来能量建立强迫流动的锅炉。

在汽包锅炉中，七宝吧汽水流程分为加热段、蒸发段和过热段，这三段受热面的位置和面积而是固定不变的，在给水流量变化时，仅影响汽包水位，不影响蒸汽压力和温度，而燃料量变化时，仅改变蒸汽流量和蒸汽压力，对蒸汽温度的影响不大，因此，给水、燃烧、蒸汽温度控制系统是可以相对独立的，可以通过控制给水流量、燃烧率、喷水流量分别控制汽包水位，蒸汽压力进而蒸汽温度。

汽包锅炉过热蒸汽温度时通过改变蒸发受热面和过热受热面之间的吸热比例来实现的，由于受热面是固定的，喷水可作为主要控制手段，在锅炉结构确定后，过热蒸汽温度的控制范围受到喷水流量的限制。

超临界压力锅炉没有汽包，也没有炉水小循环回路，给水是一次性流过加热段，蒸发段和过热段。

这三段受热面没有固定分界线，当给水流量或燃料量发生变化时，这三段受热面的吸热比例将发生变化，因此，，给水、汽温、燃烧控制系统是密切相关的，不能独立的，某一控制系统投入与否将影响另一控制系统的性能这给控制系统的设定和正定增加了复杂性。

超临界压力锅炉没有固定的受热卖弄个，进入过热受热面的工质热焓也是不固定的，过热蒸汽温度主要决定于燃料量和给水流量之比率，由于只要这个比率正确，受热面吸热量比率自动调整到要求的状态，因此可以再很宽的负荷范围没内得到要求的蒸汽温度。